Colocação de energia solar, colheitas e pecuária em projetos agrovoltaicos

A energia solar é fundamental para os modelos de sustentabilidade ambiental, mas nem todos os projetos são construídos da mesma forma. Uma preocupação no desenvolvimento de energia, renovável ou não, é o conceito de "expansão energética", que é a dedicação de terras para produção e distribuição de energia.

A Environment California estima que a energia solar na cobertura pode impedir o desenvolvimento de 148,000 acres de terra em comparação com um modelo apenas em escala de utilidade montado no solo. Isso se baseia em uma implantação estimada do regulador estadual de 28,5 GW de energia solar na cobertura até 2045, a fim de atender às metas de energia limpa. Essa é uma área com cerca de metade do tamanho de Los Angeles que poderia ser preservada.

A energia solar é aclamada por sua capacidade de ser integrada ao ambiente construído, colocada em telhados, integrada em fachadas de edifícios, em garagens, etc. também será necessário. É aqui que a agrovoltaica, a prática de co-localizar a produção de energia solar com funções agrícolas, pode entrar.

Uma pesquisa da Oregon State University descobriu que a co-localização solar e agrícola poderia fornecer 20% da geração total de eletricidade nos Estados Unidos. A instalação em larga escala de agrovoltaicos pode levar a uma redução anual de 330,000 toneladas de emissões de dióxido de carbono, com impacto "mínimo" no rendimento das colheitas, disseram os pesquisadores.

O jornal descobriu que uma área do tamanho de Maryland seria necessária se a agrovoltaica atendesse a 20% da geração de eletricidade dos EUA. Isso é cerca de 13,{2}} milhas quadradas, ou 1 por cento das atuais terras agrícolas dos EUA. Em escala global, estima-se que 1% de todas as terras agrícolas poderiam produzir as necessidades de energia do mundo se convertidas em energia solar fotovoltaica.

Biosfera 2

A agrovoltaica faz mais do que preservar a terra e aproveitar ao máximo um hectare. Existem sinergias entre os painéis solares e as atividades agrícolas abaixo.

Por exemplo, uma equipe de pesquisadores da Universidade do Arizona, que opera um centro de testes agrivoltaicos na Biosfera 2, um ambiente "natural" interno totalmente independente, descobriu que as colheitas melhoram o desempenho dos painéis solares e os painéis solares melhoram o rendimento das colheitas em ambientes secos.

A equipe da Biosfera descobriu que a sombra fornecida pelo sistema fotovoltaico reduziu a evaporação, o que significa que a água permaneceria na superfície por mais tempo e alimentaria melhor as plantações do que a agricultura baseada em terra ao ar livre. Isso não apenas economiza água, mas também faz com que as plantas cresçam mais fortes, levando a um melhor rendimento da colheita. Além disso, o espaço sombreado proporcionado pelos painéis faz com que as plantas se espalhem em busca de luz solar. Nos testes, a folha sombreada com agrovoltaica tinha quase o dobro do tamanho da folha ao ar livre.

Em climas secos como o que envolve a Biosfera 2, muitas vezes pode haver muita luz e calor para que as plantas cresçam adequadamente. A sombra do painel ajuda a criar melhores condições para as plantas. O mesmo vale para painéis solares, que produzem menos energia em altas temperaturas. Uma instalação solar convencional pode remover toda a vegetação abaixo, o que, em grandes matrizes solares, causa um efeito estudado de uma ilha de calor.

O excesso de energia solar que não é convertido em eletricidade pode deixar a área de duas maneiras: como calor latente ou calor sensível. O calor sensível é o tipo que podemos sentir e o tipo que é prejudicial à produção solar fotovoltaica. O calor latente é a energia que é absorvida pela água próxima, evaporando em vapor. Ao adicionar colheitas abaixo em um clima seco, você está adicionando mais absorção de calor latente, tirando a pressão de calor dos painéis e aumentando a produção e o ciclo de vida.

Os agricultores de clima seco também podem gostar de trabalhar com energia agrivoltaica. Dados preliminares do centro sugerem que as temperaturas da pele são cerca de 20 graus Fahrenheit mais baixas do que a agricultura ao ar livre.

Projeto InSPIRE

O Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) está explorando muitas possibilidades para agrivoltíacos, incluindo a colocação de gado ou ovelhas, plantações, plantas nativas amigáveis ​​aos polinizadores ou reabilitação do solo e outros serviços ecossistêmicos no mesmo terreno como painéis solares ativos.

O principal projeto de pesquisa do NREL em agrovoltaica é chamado de Práticas solares inovadoras integradas com economias e ecossistemas rurais (InSPIRE). O projeto InSPIRE desenvolveu uma calculadora financeira para quantificar os benefícios da prática. Também desenvolveu uma lista de boas práticas para os interessados ​​em ingressar na área. Além disso, o InSPIRE rastreia todo o site agrovoltaico ativo nos EUA, que pode ser encontrado aqui.

"Através do nosso trabalho, que abrange várias regiões, configurações e atividades agrícolas, vimos muitos resultados iniciais promissores", disse Jordan Macknick, principal analista de energia-água-terra do NREL e investigador principal do projeto InSPIRE. "Agora, nosso desafio é descobrir como ampliar e replicar esses sucessos."

O NREL também desenvolveu um conjunto de cinco princípios básicos para o sucesso em agrovoltaicos, chamados de cinco C's:

Clima, Solo e Condições Ambientais — As condições ambientais de um local devem ser apropriadas tanto para a geração solar quanto para as culturas ou cobertura do solo desejadas.

Configurações, tecnologias solares e projetos — A escolha da tecnologia solar, o layout do local e outras infraestruturas podem afetar tudo, desde a quantidade de luz que chega aos painéis solares até se um trator, se necessário, pode passar sob os painéis. "Essa infraestrutura ficará no solo pelos próximos 25 anos, então você precisa acertar para o uso planejado. Isso determinará se o projeto será bem-sucedido", disse James McCall, pesquisador do NREL que trabalha no InSPIRE.

Seleção de culturas e métodos de cultivo, projetos de semente e vegetação e abordagens de gerenciamento - Os projetos agrovoltaicos devem selecionar culturas ou coberturas de solo que prosperarão sob painéis em seu clima local e que sejam lucrativas nos mercados locais.

Compatibilidade e flexibilidade — Agrivoltaicos devem ser projetados para acomodar as necessidades concorrentes de proprietários solares, operadores solares e agricultores ou proprietários de terras para permitir atividades agrícolas eficientes.

Colaboração e Parcerias — Para que qualquer projeto seja bem-sucedido, a comunicação e o entendimento entre os grupos são cruciais.

O InSPIRE representa o maior, mais antigo e abrangente esforço de pesquisa agrovoltaica do mundo, abrangendo 28 locais em 11 estados dos EUA, Porto Rico e o Distrito de Columbia. Alguns desses sites envolvem pesquisa direta, alguns envolvem projeto e consideração de pesquisa e alguns envolvem consulta contínua e orientação de parceiros.

"Uma coisa que o InSPIRE fez muito bem foi criar uma comunidade de pessoas que estão pensando de maneira diferente sobre o projeto e o gerenciamento de energia solar fotovoltaica. Universalmente, após uma teleconferência do InSPIRE, ouvir cientistas e profissionais do setor compartilharem seus resultados, há uma tremenda energia e otimismo para o desafio e oportunidades à nossa frente", disse Rob Davis, da Connexus Energy, a maior cooperativa elétrica do meio-oeste.